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通信硕士:对于5G移动通信网络下绿色通信关键技术的思考
论文库:软件工程论文 时间:2021-06-07 点击:
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摘要:我国将于2020年完成5G挪动通讯网络的正式商用,但业界必需在此之前基本性处理5G挪动通讯网络存在的流量耗费大、网络能效低等缺乏。因而,文章简单剖析了5G挪动通讯网络关键技术,并基于小站密集化部署技术与异构网络能效模型,深化讨论了高能效小站密集化部署技术,希望由此可以为相关业内人士带来一定启示。

 

  关键词:5G;挪动通讯网络;绿色通讯

 

  随着经济和互联网的快速开展,通讯行业存在的较高耗电量开端遭到各界关注,近年来通讯行业年耗能量在全球总耗能量中所占據的比例不时扩展。随着5G通讯网络的商用落地,挪动通讯的耗能量很可能呈现进一步提升,由此可见,本文盘绕5G挪动通讯网络下绿色通讯关键技术展开研讨具备较高的理想意义。

 

  15G挪动通讯网络关键技术

 

  为满足5G挪动通讯网络需求,很多曾经完成及需求完成创新打破的关键技术必需充沛发挥本身作用,如小站密集化部署技术、大范围MIMO技术、毫米波通讯技术、新型网络架构技术等,本文研讨主要以小站密集化部署技术为根底。在小站密集化部署技术的研讨中,必需处理同频干扰严重、网络容量与网络能效无法完成最大化等问题,并做好小区边缘速率优化、挪动性切换与额外开支的应对[1-2]。

 

  2小站密集化部署技术与异构网络能效模型

 

  2.1异构网络中各类小站

 

  现阶段的小站技术主要包括Fematocell、Pico、Relay、Repeater。以Pico技术为例,Pico技术也能够被称作微蜂窝技术,该技术可以较好满足热点地域及小区边缘容量的提升需求,经过宏基站分担负载,网络构造的精密化水平可以在技术支持下大幅提升,且具备高数据率、低功耗特性。Pico技术不只发射功率较小,且具备宏基站的一切功用,但具备组网本钱高的缺乏,这是由于技术应用需得到特地铺设的传输链路支持。在Pico技术的详细应用中,可以保证业务切换的连续性,但假如呈现与宏基站同频掩盖状况,则很容易干扰影响通讯质量[3]。

 

  2.2异构网络能效模型

 

  思索到5G挪动通讯网络存在的异构化趋向,为权衡各类异构化网络能量效率,统一的异构网络能效模型建立存在较高必要性。分离国内外相关研讨,采用异构网络根底能效评价办法,由此展开的计算需应用目的系统容量与能耗。好像构网络场景仅存在宏基站,则可以得出能效统计公式,计算需应用宏基站数量、第i个宏基站的吞吐率、第j个宏基站的功耗等数据。最终可明白异构网络能效的计算办法,其中,各低功率节点容量与宏基站容量总和包括Pico等小站的异构网络系统容量,各低功率节点能耗与宏基站能耗的总和为系统能耗,但需求单独思索各低功率节点能耗模型参数。采用EARTH能效评价架构,E3F采用该评价架构中的小尺度短期系统级评价基站能耗模型,基于模型可得出基站线性能耗模型。

 

  3高能效小站密集化部署技术

 

  3.1高能效Pico部署目的函数

 

  分离以上研讨,可得出优化目的函数式,该函数主要用于得到最优的Pico部署位置矩阵以及部署数量,每个Pico的二维空间位置经过Xp、Yp两个位置矩阵表示,Np则为Pico的部署数量,Xp、Yp均为一维矩阵。式(1)中的PmM为第m个eNB的能耗,PpP则代表第p个Pico的能耗,TmM为第m个eNB的吞吐率,TpP则代表第p个Pico的吞吐率[4]。

 

  假定宏基站的位置是固定的,且一个用户只能接入一个基站,基站频谱资源、总发射功率受限,Pico位置受限,且用户满足最小接入SINR门限,即可求得Pico可选位置。深化剖析不难发现,对应子载波上的SINR值与用户分配的资源数及吞吐量相关,采用等效SINR值停止系统级仿真,经过EESM映射办法求得各子载波SINR值,但思索到上述办法的复杂性较高,本文采用数值仿真办法展开高能效小站密集化部署技术的深化研讨。

 

  3.2仿真参数设置

 

  采用3GPPLTEFDD仿真平台,信道模型选择M.2135规范模型,完成小尺度衰落与大尺度衰落的校准后,研讨基于平台开发了可密集化部署Pico模块与能效评价模块,由此即可针对性建立天线模型、途径损耗模型,并展开用户SINR计算,研讨采用7个固定的网络环境宏站,并基于网络层面统计整个网络中Pico与宏站的能效。仿真部署采用“目的区部署Pico后,目的扇区中小站位置副本为另外两个扇区在本小区中的相对位置”,采用的仿真参数包括7个小区数目、1~9不等的每小区小站数目,采用平均或随机的用户散布、20m,15°的仿真密度、25个用户、21dBm功耗的小站、43dBm功耗的宏站,宏站站间距为700m不等,采用与宏微同频掩盖的频谱。

 

  3.3宏微协同部署单小站场景能效研讨

 

  在初级的密集化部署阶段,一个扇区仅放置一个小站展开研讨,采用参考部署方式的Pico,且用户平均散布,由此即可得到等值线散布仿真结果。分离仿真结果,可肯定间隔eNB间隔为370m确实定天线主瓣方向处为小站能效最高区域(370m,60°),且小站属于宏站干扰源,小站的间隔越近,则宏站能效越低,这是由于干扰的升高所致。整个网络能效等值线散布根本对称,网络能效最高时为非边缘区域放置Pico状况下,约为9Kbit/J,该状况下Pico与宏站的间隔较远。总的来说,仅放置一个小站的状况下Pico能效、宏站能效、网络整体能效分别处于90~100Kbit/J,6~7Kbit/J,9Kbitt/J左右,Pico的部署完成了2.5Kbit/J左右的网络能效提升。

 

  3.4宏微协同部署两Pico场景能效研讨

 

  将每个扇区小站数目增加到两个展开研讨,分离上文研讨结论,在370m,60°位置固定Pico1,Pico2基于仿真设置于不同位置,由此可得出等值线散布仿真结果。分离仿真,可肯定Pico2位置的变动会直接影响Pico1的能效,二者间隔的拉近会招致能效降低。(320m,90°)、(320m,30°)为最佳的Pico2位置,此处的Pico2布置具备10Kbit/J以上的网络能效,Pico2位置间隔宏基站较近同样会招致网络能效大幅降落。总的来说,Pico2的增加进一步完成了1.2Kbit/J的网络能效提升,但网络能效提升与小站数量提升间不存在线性关系。為讨论独立随机部署,设置场景一与参考部署网络拓扑,分别对目的小区内的6个小站停止参考部署与随机部署,对照组全部采用参考部署。经过比拟可发现,普通状况下其他小区的部署方式对目的小区的能效影响较小,这是小站的发射功率较小所致。展开同类研讨,可证明本小区的整体能效会遭到本小区其他扇区的小站部署方式影响,但目的扇区遭到的其他扇区的小站部署方式影响较小。

 

  3.5宏微协同部署3小站场景能效研讨

 

  在每扇区3个小站下,展开高能效部署计划研讨,随机平均播撒25用户于每扇区,可得到能效图,P1,P2,P3均采用参考部署,P1固定于(320m,30°),P2则固定于(320m,90°),P3停止整个扇区的仿真遍历。盘绕用户热点播撒的同类场景展开仿真并停止结果比照,可肯定二者总用户数量相同,但热点播撒的网络能效均匀高出2Kbit/J左右,因而Pico的部署需关注网络间同频干扰,经过适时关断、唤醒Pico的方式,即可更好地提升网络整体能效。

 

  4结语

 

  基于5G挪动通讯网络下绿色通讯关键技术研讨存在较高理想意义,而为了更好满足5G挪动通讯网络商用需求,高能效部署规律的总结、更密集的复杂网络场景与更多小站类型影响的明白同样需求得到注重。

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